作者：ahnselina
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Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000
本文尝试以一个简单的C程序及其汇编代码为例，分析计算机是如何执行程序的。
首先来看下计算机的基本模式：
如图，计算机基本都是这种CPU通过总线与内存相连的模式，
CPU上有各种寄存器，如下
其中比较重要的寄存器有EIP寄存器（IP:Instruction Pointer，在32位系统中，该寄存器叫EIP，64位系统中叫RIP）,可以把该寄存器看做指针，它指向CPU将要执行的下一条指令。
从程序员的角度可以把计算机执行程序的过程简单理解为如下：
即：CPU在内存中取一条指令，执行，执行完后再取下一条指令，如此往复循环，其中EIP就指向内存区域CS段(代码段)。
下面通过实际例子来分析计算机执行汇编程序的过程
下面为test.c的代码：
int g(int x)
{
return x + 1;
}
int f(int x)
{
return g(x);
}
int main(void)
{
return f(6) + 3;
}
使用如下命令：gcc -S -o test.s test.c -m32
编译出汇编文件（编译出来的原始文件有些其他信息，已经被删除，剩下的干净的汇编代码如下图）：
下面我们来从main函数开始分析汇编代码：
主要分析过程如图，我们做一些约定：系统默认为32位的
a.假设开始的时候堆栈的基指针%ebp和%esp都指向栈底（地址10）的地方，也就是说这时栈为空；
b.图中10-9-8-7....表示地址，也表示堆栈由高地址向低地址生长，同时每个地址之间相差4。
也就是初始状态如图①所示，
1.第19行开始执行，
pushl %epb这个入栈操作，对应有两个操作
subl $4, %esp
movl %ebp, (%esp)即通过19行的入栈，堆栈状态由图①变到图2；
2.执行
movl %esp, %ebp堆栈状态由图2变到图3；
其实这1和2两步对应了enter命令：
pushl %ebp
movl %esp,%ebp
3.执行
subl $4, %esp堆栈状态由图3变到图4，即%esp栈顶指针向下移4，到位置8的地方（图4的那个位置标记写错了）；
4.执行
movl $6, (%esp)堆栈状态由图4变到图5,同时将6这个立即数存到目前%esp所指的地方；
5.执行
call f这个对应操作为：
pushl %eip(*)movl f, %eip(*)此时eip指向f函数
堆栈状态由图5变到图6；
执行完call f后，跳转到执行f函数
6.此时又是执行
pushl %ebp堆栈状态由图6变到图7；
7.执行
movel %esp, %ebp堆栈状态由图7变到图8；
8.执行
subl $4, %esp堆栈状态由图8变到图9；
9.执行
movl 8(%ebp), %eax即把（%ebp-8）--->%eax，也就是把图10中位置8里面的数值存到寄存器eax中。
10.执行
movel %eax, (%esp)堆栈状态由图9变到图10，即把6放入位置5；
11.执行call g
类似call f
堆栈状态由图10变到图11；
跳转到执行g函数
12. 执行
pushl %ebp堆栈状态由图11变到图12；
13.执行
movl %esp, %ebp堆栈状态由图12变到图13；
14.执行
<span style="font-size:18px;">movl 8(%ebp), %eax6+1 --->eax
addl $1, %eax</span>
15.执行
popl %ebp堆栈状态由图13变到图14；
16.执行ret
堆栈状态由图14变到图15；
解释:ret实际是
popl %eip(*)
eip指向第16行
17.执行leave
leave实际对应指令
movl %ebp,%esp所以堆栈状态由图15变到图16图17；
popl %ebp
18.ret
同16
堆栈状态由图17变到图18；
eip指向第24行
19.执行
addl $3, %eax此时eax寄存器中值为6+1+3;
20.执行leave
同上
堆栈状态由图18变到图19图20；
可以看到这时的堆栈状态已经恢复到最开始的状态了。
总结：计算机执行程序，需要先将程序转化成自身可以执行的命令，然后再一条一条的执行这些命令。
注意计算机是不能直接执行汇编程序的，计算机只能识别机器语言，不过通过例子可以看到汇编可以直接操作CPU的某些寄存器，因此效率比其他语言高，不过编写代码的效率就不如其他语言了。
主要参考此门课程课件：《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000